(57)【要約】【課題】乾燥雰囲気を所望の状態に保ちながら運転コストを低減することができる、圧力容器を用いた乾燥装置を提供する。【解決手段】乾燥装置１は、被乾燥物１３を収容する圧力容器３と、過熱蒸気を循環させる循環パイプ５と、循環パイプに設けられた蒸気過熱器７及び循環装置２１と、圧力容器から過熱蒸気を排棄する減圧ポンプ３７とを備える。循環パイプを介して圧力容器に対して過熱蒸気を循環させながら、減圧ポンプによって圧力容器内を一定圧力に維持する。【選択図】    図１
2006017353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被乾燥物を収容する圧力容器と、
前記圧力容器に対して乾燥用媒体を循環させる乾燥用媒体循環経路と、
前記乾燥用媒体を加熱する加熱手段と、
前記圧力容器内を負圧に維持する負圧維持手段と
を備えたことを特徴とする乾燥装置。
【請求項２】
前記負圧維持手段は、圧力検出手段と、その検出結果に応じて作動し、前記圧力容器から前記乾燥用媒体を排棄する圧力調整手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項３】
前記加熱手段の入口温度を沸点以上となるように前記乾燥用媒体の循環流量を維持する循環流量調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の乾燥装置。
【請求項４】
循環流量調整手段は、温度検出手段と、その検出結果に応じて作動する循環装置とを含むことを特徴とする請求項３に記載の乾燥装置。
【請求項５】
被乾燥物を収容する圧力容器と、
前記圧力容器に対して乾燥用媒体を循環させる乾燥用媒体循環経路と、
前記圧力容器内を負圧に維持する負圧維持手段とを備えた乾燥装置における乾燥方法であって、
前記乾燥用媒体循環経路を介して該乾燥用媒体を循環させながら、前記負圧維持手段を用いて前記圧力容器内を負圧に維持する、乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力容器を用いた乾燥装置及び乾燥方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧力容器を用いた乾燥装置としては、特開平６−５０６６２号公報に開示されたものがあった（特許文献１参照）。この装置では、圧力容器に過熱蒸気を供給して乾燥を行うと共に、圧力容器内で過熱度が低下した過熱蒸気は単に排棄していた。
【０００３】
また、過熱蒸気を循環させて乾燥を行う装置として、特開２０００−１４６４３８号公報に開示されたものがあった（特許文献２参照）。この乾燥装置では、乾燥室内の蒸気の一部を抽出して加熱し、過熱蒸気として乾燥室内へ再度供給する、蒸気の循環動作がなされていた。
【特許文献１】特開平６−５０６６２号公報
【特許文献２】特開２０００−１４６４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の乾燥装置には次のような問題があった。まず、特許文献１に記載の装置においては、乾燥に伴って過熱度の低下した蒸気を圧力容器の外に排出し、不足した分の過熱蒸気は新たに作り出して圧力容器に供給していた。そのため、エネルギロスが大きく、運転コストが増大する問題があった。
【０００５】
また、特許文献２に記載の装置では、過熱蒸気を再利用できるものの、単純に循環させているに過ぎない態様であった。すなわち、一般的な態様どおり常圧下で運転しているものであり、圧力の制御を行っていない。加えて、循環を行う場合、過熱蒸気は、圧力容器内の乾燥工程で熱エネルギを消費するだけでなく、循環経路中でも熱損失を生じる。このため、過熱蒸気は循環経路中で液化する恐れがあるが、一旦、液化すると再度気化させるためには、顕熱以上の非常に大きな潜熱を必要とする。よって、エネルギロスが大きく、運転コストが増大する問題もある。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、乾燥雰囲気を所望の状態、特に負圧状態に維持することで大気圧より沸点を下げ運転コストを低減することができる、圧力容器を用いた乾燥装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明に係る乾燥装置は、被乾燥物を収容する圧力容器と、前記圧力容器に対して乾燥用媒体を循環させる乾燥用媒体循環経路と、前記乾燥用媒体を加熱する加熱手段と、圧力容器内を負圧に維持する負圧維持手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
その場合、好適には、前記負圧維持手段は、圧力検出手段と、その検出結果に応じて作動し、前記圧力容器から前記乾燥用媒体を排棄する圧力調整手段とを含む。
【０００９】
また、好適には、乾燥装置は、前記加熱手段の入口温度を沸点以上となるように前記乾燥用媒体の循環流量を維持する循環流量調整手段をさらに備えている。
【００１０】
循環流量調整手段は、温度検出手段と、その検出結果に応じて作動する循環装置とを含むように構成することができる。
【００１１】
同課題を解決するための本発明に係る乾燥方法は、被乾燥物を収容する圧力容器と、前記圧力容器に対して乾燥用媒体を循環させる乾燥用媒体循環経路と、圧力容器内を負圧に維持する負圧維持手段とを備えた乾燥装置における乾燥方法であって、前記乾燥用媒体循環経路を介して該乾燥用媒体を循環させながら、前記負圧維持手段を用いて前記圧力容器内を負圧に維持する、乾燥方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る乾燥装置及び乾燥方法によれば、乾燥用媒体を負圧の一定圧状態に維持しながら循環させる場合、沸点上昇を抑制すると共に乾燥用媒体を再利用することができ、乾燥用媒体の加熱エネルギを少なく抑えることができる。また、加熱手段の入口温度を沸点以上となるように乾燥用媒体の循環流量を維持する場合、乾燥用媒体が循環経路中で液化することを防止することができるので、乾燥用媒体を再利用することが可能でありながら、潜熱を要求されるようなエネルギロスの大きな運転を強いられることがない。
【００１３】
なお、本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施の形態によって更に詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。
【００１５】
本発明の第１の実施の形態に係る乾燥装置１は、圧力容器３と、乾燥用媒体循環経路としての循環パイプ５と、加熱手段としての蒸気過熱器７と、圧力調整手段（負圧維持手段）９と、循環流量調整手段１１とを備えている。圧力容器３は、その内部に被乾燥物１３を収容することができる容器である。また、圧力容器３内には、乾球温度計１５、湿球温度計１７及び圧力計１９が設けられている。
【００１６】
循環パイプ５は、その一端が圧力容器３の供給口に接続され、他端が圧力容器３の排出口に接続された配管によって構成されている。循環パイプ５における圧力容器３の上流部分には、蒸気過熱器７が配置されている。一方、循環パイプ５における圧力容器３の下流部分には、循環流量調整手段１１が配置されている。循環流量調整手段１１は、循環装置２１と、循環バルブ２３とを備えている。本実施の形態では循環装置２１としてはルーツブロアを用いているが、本発明はそれに限定されるものではなく、各種送風機、圧縮機、ポンプなどを適宜採用することができる。
【００１７】
循環パイプ５における蒸気過熱器７の上流部には分岐部２５が設けられており、分岐部２５からは乾燥用媒体循環経路外へと蒸気供給パイプ２７が延びている。蒸気供給パイプ２７には、ボイラー２９及び飽和蒸気バルブ３１が設けられている。
【００１８】
分岐部２５と蒸気過熱器７との間には、蒸気過熱器入口温度計１６及び蒸気過熱器入口圧力計１８が設けられている。
【００１９】
循環パイプ５における圧力容器３の下流部には分岐部３３が設けられており、分岐部３３からは乾燥用媒体循環経路外へと圧力調整パイプ３５が延びている。圧力調整パイプ３５には、圧力調整手段９が設けられている。かかる圧力調整手段９は、減圧ポンプ３７及び排棄バルブ３９を備えている。
【００２０】
次に、このような構成を有する本実施の形態に係る乾燥装置の動作及び乾燥方法について説明する。本実施の形態では、乾燥用媒体として過熱蒸気を用い、圧力容器３内の乾燥雰囲気は、乾球温度が１２０℃、湿球温度が９０℃、圧力が−０．３気圧（負圧）を目標設定値としている。また、圧力容器３内は乾球温度及び湿球温度によって制御される。乾燥装置１の運転は、乾燥循環運転とパージ運転とに区分することができる。
【００２１】
圧力容器３内に、被乾燥物１３として木材を収容した後、乾燥装置１の乾燥循環運転を開始する。循環バルブ２３を開き循環装置２１を稼動させることにより、圧力容器３内の過熱蒸気は、循環パイプ５へと吸引され、分岐部２５の下流の蒸気過熱器７に流入する。過熱蒸気は蒸気過熱器７内において適切な温度まで加熱され、再び圧力容器３内へ供給されて、乾燥に供される。蒸気過熱器７は、乾球温度計１５で検出された結果に基づいて、圧力容器３内の乾球温度が目標設置値となるように過熱量を調整する。このように過熱蒸気を循環させながら、圧力容器３内において被乾燥物１３の乾燥を行う。
【００２２】
また、本実施の形態では、運転コスト低減のために次のような動作を行う。まず、被乾燥物１３の乾燥が進むにつれ被乾燥物１３に含有されていた水分が蒸発し、蒸気として新たに圧力容器３内に放出される。このような蒸気過多状態により、圧力容器３内の圧力（湿球温度）が上昇する。圧力容器３内で圧力（湿球温度）が上昇すると、それに伴って沸点も上昇する。しかしながら、圧力容器３内の過熱蒸気の温度を、上昇後の沸点まで加熱しようとすると、その分運転コストの増大につながる問題があった。
【００２３】
そこで、本実施の形態では次のような動作によって上記問題を回避している。すなわち、蒸気過多によって湿球温度が上昇した場合これを一定値に保つ為に循環運転状態のまま排棄バルブ３９を開くと共に減圧ポンプ３７を起動させる。これにより、過剰な蒸気は循環系外へと吸引、排棄され、圧力及び湿球温度はもとの目標設定値に回復する。湿球温度計１７により湿球温度が目標設定値に戻ったことが確認されると、排棄バルブ３９を閉じると共に減圧ポンプ３７を停止させる。すなわち、湿球温度計１７は、圧力検出手段として機能し、かかる圧力検出手段及び圧力調整手段９は、負圧維持手段として機能する。このように圧力容器３内を一定の負圧に維持することによって、沸点が低く抑えられた乾燥運転を継続して行うことができる。
【００２４】
また、過熱蒸気は、圧力容器３内の乾燥工程で熱エネルギを消費するだけでなく、循環パイプ５の流通過程でも熱損失を生じる。このため、過熱蒸気は循環パイプ５内で液化する恐れがあるが、一旦、液化すると再度気化させるためには、顕熱以上の非常に大きな潜熱を必要とする。よって、エネルギロスが大きく、運転コストが増大する問題もある。
【００２５】
そこで、本実施の形態では、蒸気過熱器入口温度計１６による検出温度が所定の閾値を下回らないように循環装置２１の運転を制御している。具体的には、蒸気過熱器入口圧力計１８で検出された圧力における過熱蒸気の沸点を閾値とし、蒸気過熱器入口温度計１６で検出された温度がかかる閾値を下回らないように循環装置２１の質量流量（ｍ3／ｍｉｎ）を維持する。これによって、過熱蒸気は、最も温度が低下しうる蒸気過熱器７による加熱直前の状態においても液化することがない。従って、潜熱が問題とされることなく、エネルギコストの増大を抑えることができる。
【００２６】
また、負圧状態の乾燥循環運転で循環系にリークが生じた場合、空気の流入により圧力容器３内の圧力が徐々に上昇する恐れがある。圧力容器３内の圧力が上昇すると、前述のように沸点も上昇するため、蒸気過熱器７での過熱量増加に伴う運転コストの増大につながる。
【００２７】
そこで、本実施の形態では、流入空気の追い出しを行うパージ運転を行う。まず、リークによる空気割合の増加を判定するために、圧力計１９の検出値から換算した理論湿球温度と、湿球温度計１７で検出された実測湿球温度との差を算出し、その差が規定値以上となったときに、循環装置２１を停止すると共に循環バルブ２３を閉じ、その代わりに、飽和蒸気バルブ３１及び排棄バルブ３９を開くと共に減圧ポンプ３７を起動させる。
【００２８】
それによって、圧力容器３内の雰囲気が圧力調整パイプ３５を介して排棄されると共に、ボイラー２９で作られた蒸気が蒸気過熱器７において過熱蒸気とされて圧力容器３内に供給される。圧力容器３内が新たに供給された過熱蒸気によって置換されるまでの数分間、パージ運転を実施した後、乾燥循環運転に復帰される。
【００２９】
以上説明したように本実施の形態によれば、乾燥用媒体を負圧の一定圧状態に維持しながら循環させるため、沸点上昇を抑制すると共に乾燥用媒体を再利用することができ、乾燥用媒体の加熱エネルギを少なく抑えることができる。加えて、乾燥用媒体が循環経路中で液化することを防止することができるので、乾燥用媒体を再利用することが可能でありながら、潜熱を要求されるようなエネルギロスの大きな運転を強いられることがない。
【００３０】
なお、本実施の形態では、圧力調整手段９は循環パイプ５における圧力容器３と循環バルブ２３との間から分岐して設けられていたが、これに代えて、図２に示されるように、圧力容器３から直接、圧力調整パイプ４１を延ばし、その圧力調整パイプ４１に圧力調整手段９を設置する態様でもよい。
【００３１】
次に、図３をもとに、本発明の第２の実施の形態に係る乾燥装置及び乾燥方法について説明する。本実施の形態に係る乾燥装置１０１は、図１及び図２の実施の形態における圧力調整手段９の機能及び循環流量調整手段１１の機能を兼ねる、圧力・循環流量調整手段１１０を備えている。圧力・循環流量調整手段１１０は、減圧ポンプ１３７、循環バルブ１２３及び排棄バルブ１３９を有している。
【００３２】
減圧ポンプ１３７は、循環パイプ５における圧力容器３及び分岐部３３の間に配置されている。循環バルブ１２３は、循環パイプ５における分岐部３３の下流に配置されている。また、排棄バルブ１３９は、圧力調整パイプ３５に配置されている。
【００３３】
このように構成された乾燥装置１０１においても、循環バルブ１２３を開き且つ排棄バルブ１３９を閉じると共に、減圧ポンプ１３７を稼動させることにより、過熱蒸気を循環パイプ５にて循環させ圧力容器３内で乾燥を行うことができる。その際、被乾燥物１３に含有されていた水分が蒸気として放出され、蒸気過多状態が生じた場合には、循環運転状態のまま排棄バルブ１３９を開くことにより、過剰な蒸気は循環系外へと吸引、排棄される。したがって、圧力容器３内を一定の負圧に維持することによって、沸点が低く抑えられた乾燥運転を行うことができ、蒸気過熱器７での過熱量を抑え運転コストを低減することができる。
【００３４】
また、蒸気過熱器入口温度計１６による検出温度が所定の閾値を下回らないように減圧ポンプ１３７の運転を制御する。これによって、過熱蒸気は、最も温度が低下しうる蒸気過熱器７による加熱直前の状態においても液化することがない。従って、潜熱が問題とされることなく、エネルギコストの増大を抑えることができる。
【００３５】
さらに、負圧状態の乾燥循環運転で循環系にリークが生じた場合、流入空気の追い出しを行うパージ運転を行う。すなわち、循環バルブ１２３を閉じ、飽和蒸気バルブ３１及び排棄バルブ１３９を開くと共に減圧ポンプ１３７を起動させる。それによって、ボイラー２９で作られた蒸気が蒸気過熱器７において過熱蒸気とされて圧力容器３内に供給され、圧力容器３内が新たに供給された過熱蒸気によって置換されたら、乾燥循環運転に復帰される。
【００３６】
以上説明した本実施の形態においても、乾燥用媒体を負圧の一定圧状態に維持しながら循環させるため、沸点上昇を抑制すると共に乾燥用媒体を再利用することができ、乾燥用媒体の加熱エネルギを少なく抑えることができる。また、乾燥用媒体が循環経路中で液化することを防止することができるので、乾燥用媒体を再利用することが可能でありながら、潜熱を要求されるようなエネルギロスの大きな運転を強いられることがない。
【００３７】
次に、図４をもとに、本発明の第３の実施の形態に係る乾燥装置及び乾燥方法について説明する。本実施の形態に係る乾燥装置２０１は、図１の実施の形態において、循環パイプ５における圧力容器３と分岐部３３との間に圧力調整手段（負圧維持手段）２０９としての蒸気冷却器２４３が設けられている。
【００３８】
このように構成された乾燥装置２０１においても、循環バルブ２３を開き且つ排棄バルブ３９を閉じると共に、循環装置２１を稼動させることにより、過熱蒸気を循環パイプ５にて循環させ圧力容器３内で乾燥を行うことができる。その際、被乾燥物１３に含有されていた水分が蒸気として放出され、蒸気過多状態が生じた場合には、循環運転状態のまま蒸気冷却器２４３を稼動させ、つまり減圧ポンプ３７を稼動させることなく、過剰蒸気をドレン２４５として循環系外へ排棄される。
【００３９】
具体的には、乾燥循環運転において、湿球温度計１７によって検出された圧力容器３内の湿球温度が所定の閾値以上になった場合には、蒸気冷却器２４３の水量を操作し、過剰な蒸気を液化させてドレン２４５として循環系外へ排棄させる。したがって、圧力容器３内を一定の負圧に維持することによって、沸点が低く抑えられた乾燥運転を行うことができ、蒸気過熱器７での過熱量を抑え運転コストを低減することができる。
【００４０】
また、蒸気過熱器入口温度計１６による検出温度が所定の閾値を下回らないように減圧ポンプ３７の運転を制御する。これによって、過熱蒸気は、最も温度が低下しうる蒸気過熱器７による加熱直前の状態においても液化することがない。従って、潜熱が問題とされることなく、エネルギコストの増大を抑えることができる。
【００４１】
さらに、負圧状態の乾燥循環運転で循環系にリークが生じた場合、流入空気の追い出しを行うパージ運転を行う。すなわち、循環バルブ２３を閉じ、飽和蒸気バルブ３１及び排棄バルブ３９を開くと共に減圧ポンプ３７を起動させる。それによって、ボイラー２９で作られた蒸気が蒸気過熱器７において過熱蒸気とされて圧力容器３内に供給され、圧力容器３内が新たに供給された過熱蒸気によって置換されたら、乾燥循環運転に復帰される。
【００４２】
上述した本実施の形態においても、乾燥用媒体を負圧の一定圧状態に維持しながら循環させるため、沸点上昇を抑制すると共に乾燥用媒体を再利用することができ、乾燥用媒体の加熱エネルギを少なく抑えることができる。また、乾燥用媒体が循環経路中で液化することを防止することができるので、乾燥用媒体を再利用することが可能でありながら、潜熱を要求されるようなエネルギロスの大きな運転を強いられることがない。
【００４３】
以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。
【００４４】
まず、上記実施の形態では、乾燥用媒体として過熱蒸気を用いていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、熱風などの高温空気を乾燥用媒体として用いてもよい。その場合には、ボイラーやそれに付随する設備を省略することができる。
【００４５】
また、上記実施の形態では、圧力調整手段（負圧維持手段）を構成する圧力検出手段として、湿球温度計を用いていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧力計そのものを用いることもできる。
【００４６】
また、循環バルブ及び排棄バルブを個別に配置する態様に代えて、これらのバルブを兼用する三方弁を、分岐部３３に配置する態様であってもよい。
【００４７】
また、本発明は、温度検出型の循環流量調整手段を持たない設備においても、被乾燥物の物性及び、循環乾燥装置の特性を考慮し、前記加熱手段の入口温度が沸点以上となる循環流量を算出し、その固定値で運転することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る乾燥装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態において圧力調整手段を循環パイプから独立させて設けた構成を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る乾燥装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る乾燥装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１、１０１，２０１      乾燥装置
３                      圧力容器
５                      循環パイプ（乾燥用媒体循環経路）
７                      蒸気過熱器（加熱手段）
９                      圧力調整手段
１３                    被乾燥物
１６                    蒸気過熱器入口温度計（循環流量調整手段、温度検出手段）
１７                    湿球温度計（負圧維持手段、圧力検出手段）
２１                    循環装置（循環流量調整手段）
３７                    減圧ポンプ（負圧維持手段）
１３７                  減圧ポンプ（負圧維持手段、循環流量調整手段）
【図１】
2006017353.tif 000003
【図２】
2006017353.tif 000004
【図３】
2006017353.tif 000005
【図４】
2006017353.tif 000006